Georgsmarienhütte GmbH + Stadtwerke Georgsmarienhütte Gmb

Die Abwärme des Stahlwerks der Georgsmarienhütte GmbH ersetzt im eigenen Betrieb Erdgas zur Dampf- und Wärmeerzeugung – und heizt in der Gemeinde Schulen, Kindergärten und ein Krankenhaus. Im Unternehmen selbst wird die Abwärme des Gleichstrom-Elektrolichtbogenofens zum Beispiel über das Nahwärmenetz für die Beheizung von Hallen eingesetzt. Zusätzlich wird auch den Stadtwerken Georgsmarienhütte GmbH Abwärme zur Verfügung gestellt, die diese für die kommunale Fernwärmeversorgung nutzen. So können Teile der in der Gemeinde benötigten Wärme statt durch Erdgas und Biomethan durch CO2-neutrale Abwärme bereitgestellt werden. Durch die Zusammenarbeit können das Stahlwerk und die Stadtwerke jährlich rund 17.000 Megawattstunden (MWh) Energie einsparen.

Im Vergleich zu anderen Projekten wird bei dieser Kooperation der CO2-Ausstoß nur gering reduziert. Denn bereits vor dem Einsatz der Abwärme wurde eine umweltfreundliche Biogas-BHKW genutzt. Durch das Projekt werden jedoch wertvolle erneuerbare Energien eingespart und somit wirtschaftlich Ressourcen geschont.

Umgesetzte Maßnahmen des Unternehmens entsprechend der "Abwärmekaskade"

 

Projektübersicht

Beteiligte Unternehmen Georgsmarienhütte GmbH
Stahlerzeuger als Abwärmelieferant mit Abwärmequelle

Stadtwerke Georgsmarienhütte GmbH
Distribution von Abwärme / Wärme in das kommunale Wärmenetz

Projektstandort Georgsmarienhütte GmbH, Neue Hüttenstraße 1, 49124 Georgsmarienhütte
Projektentwicklungszeitraum Seit 2016
Jahr der Inbetriebnahme 2017
Branche Stahlindustrie
Technologie Abwärmenutzung des Gleichstrom-Elektrolichtbogenofens
Energieeinsparung (Strom und Wärme) 17.323 MWh / a
CO2-Einsparung 3.633 t/a
Förderfähige Investitionskosten 1.430.000 €

 

Die Projektentwicklung

Die Georgsmarienhütte GmbH gehört als Stahlwerk zur energieintensiven Industrie. Der Einsatz von großen Strom- und Erdgasmengen hat das Unternehmen schon frühzeitig bewogen, ein Energiemanagement einzusetzen, das alle Aktivitäten zur Minimierung des Energieeinsatzes bündelt.

Bereits seit 2009 werden 25 Prozent der anfallenden industriellen Abwärme im Unternehmen genutzt. So wird etwa durch die Abwärme eines Elektrolichtbogenofens Dampf erzeugt, der im Stahlerzeugungsprozess zum Beispiel für Vakuumbehandlungen eingesetzt wird. Der Dampf- und Wärmebedarf für die Produktion konnte bereits zu großen Teilen gedeckt werden. Um die verbleibenden Abwärmepotenziale weiter auszuschöpfen, wurden Gespräche mit den Stadtwerken Georgsmarienhütte GmbH aufgenommen. Diese betreiben das lokale Fernwärmenetz seit 1986 und versorgen zahlreiche gewerbliche, kommunale und private Abnehmer mit Fernwärme. Zu den Kunden zählen u.a. ein Krankenhaus, Schulen, Kindergärten, ein Jugendzentrum, ein Seniorenheim, Feuerwehrgebäude, Polizeigebäude, Kreissporthalle und das von den Stadtwerken selbst betriebene Hallen-/Freibad.

Bereits in den 90er Jahren hat das Stahlwerk Wärme in das Netz der Stadtwerke abgegeben. Diese Kooperation konnte aus technischen und wirtschaftlichen Gründen nicht aufrechterhalten werden. Wegen der steigenden Energiepreise, der technischen Verfügbarkeit und der aktuellen Förderanreize wurde die Kooperation weiterverfolgt.

Für die Zusammenarbeit war insbesondere die Dampfspeicherung eine große Herausforderung. Um den ungleichmäßigen Betrieb des Elektrolichtbogenofens auszugleichen und den zeitlichen Versatz von Dampfangebot und -nachfrage so zu überbrücken, so dass eine konstante Versorgung der Verbraucher innerhalb des Stahlwerks garantieren werden kann, wird ein Speicher benötigt. Außerdem galt es für den zuverlässigen Betrieb des Fernwärmenetzes durch die Stadtwerke Stillstandzeiten bei Reparaturen oder beim Betriebsstillstand im Sommer zu berücksichtigen. Um die produktionsbedingt diskontinuierlich und zugleich in großen Mengen anfallende Industrieabwärme des Stahlwerks für die Fernwärmeversorgung nutzen zu können, soll ein dreißig Jahre alter, großer Wärmespeicher (mit 3.710 m³ Inhalt) der Stadtwerke eingesetzt werden. Er kann die Abwärme zwischenspeichern und schließlich bedarfsgerecht in das kommunale Fernwärmenetz einspeisen. Dieser Wärmespeicher diente bereits in den 90ern als Absicherung der Abwärmelieferung des Stahlwerks. Er wird nun modernisiert und übernimmt diese Aufgabe erneut.

Eine weitere Herausforderung bestand darin, dass für die Grundlast-Wärmeversorgung des Fernwärmenetzes bisher hauptsächlich ein BHKW im Einsatz ist. Um trotzdem die CO2-freie Abwärme des Stahlwerks nutzen zu können, wird das BHKW in Zukunft flexibler betrieben.

Durch die Umsetzung des Projekts können das Stahlwerk und das Stadtwerk jährlich 17.233 MWh an Strom und Gas und damit entsprechende Energiekosten sowie 2.127 Tonnen CO2 einsparen.

Reimund Laermann; Leiter Energiemanagement Georgsmarienhütte GmbH:

„Das Ziel unseres Energiemanagements ist es, Bedarfe zu reduzieren und Effizienz zu steigern. Dank der Wärmerückgewinnung über die Dampfauskoppelung und die Kooperation mit den Stadtwerken Georgsmarienhütte sind wir bei diesem Ziel wieder ein großes Stück vorangekommen.“

Gleichstrom-Elektrolichtbogenofen (Abwärmequelle)

Maßnahmen des Abwärmekonzeptes

Im Projekt wird sowohl Abwärme vermieden als auch die Abwärme des Gleichstrom-Elektrolichtbogenofens genutzt, mit dem die Georgsmarienhütte GmbH aus 100 Prozent Schrott Qualitäts- und Edelbaustahl produziert. Die Abgaskühlung des Elektrolichtbogenofens besteht aus einer Heißwasserkühlung. Diese Technologie ermöglicht eine zeitversetzte Nutzung der Abwärme innerhalb des Werkes und eine Weitergabe an Dritte. Drei Abwärmemaßnahmen werden im Folgenden genauer erläutert.

Abwärme vermeiden im Walzwerk

Im Walzwerk wird die Wärmedämmung eines Ofens teilweise erneuert und verbessert, um den Einsatz von Erdgas zu reduzieren. Die Verluste durch Transmission oder aktiv gekühlte Bauelemente gehen dadurch zurück und der Wärmebedarf zur Aufrechterhaltung der Ofentemperatur sinkt. Die entstehende Abwärme verringert sich durch diese Maßnahme um circa 15 Prozent.

Abwärmenutzung zur Beheizung von Hallen

Die ehemaligen Hallen der Industrie- und Anlagenbau Georgsmarienhütte GmbH wurden im Winter bisher durch 80 Erdgasstrahler frostfrei bzw. die Dachflächen schneefrei gehalten. Je nach Witterung wurden in den vergangenen Jahren dafür durchschnittlich circa 210.000 m³ Erdgas benötigt. Anstelle der Erdgasstrahler kommen zukünftig 75 wasserbeheizte Heizlüfter zum Einsatz. Diese beheizen die Hallen vollständig mit Abwärme aus dem Nahwärmenetz, die der Elektrolichtbogenofen zur Verfügung stellt.

Stahlwerk (Luftbild)

Außerbetriebliche Abwärmenutzung

Das Stahlwerk liefert dampfförmige Abwärme, die durch einen speziellen Wärmetauscher als Warmwasser mit einer Temperatur von 95 °C an die Heizzentrale der Stadtwerke übergeben wird. Im stadtwerkeeigenen Wärmespeicher wird die Abwärme zwischengelagert und schließlich bedarfsgerecht in das kommunale Fernwärmenetz eingespeist. Durch die Nutzung CO2-neutraler Abwärme können die Stadtwerke ihren bisherigen Einsatz von fossilem Erdgas deutlich reduzieren. Sie bieten ihren Kunden auf diesem Weg eine versorgungssichere, ganzjährige Fernwärmelieferung, die zukünftig auch weniger CO2-Emissionen verursacht.

Neben der Installation des Wärmetauschers und des Speichers wird eine oberirdische Wärmetransportleitung neu errichtet. Sie wird so in die bestehende Hydraulik des Wärmenetzes eingebunden, dass unter vorrangiger Verwendung der industriellen Abwärme eine flexible, energieeffiziente und zugleich kostenoptimierte Fahrweise des Bestands-BHKWs möglich ist.

Wärmespeicher der Stadtwerke Georgsmarienhütte

Finanzierung

Für das Projekt sind Investitionskosten von mehr als 1,4 Millionen Euro notwendig, um relevante Energie- und CO2-Einsparungen zu realisieren. Neben der Energiekosteneinsparung gab das KfW-Energieeffizienz­programm Abwärme (294) den Ausschlag, die Maßnahmen umzusetzen. Über das Programm wurden die internen Abwärmemaßnahmen mit 30 Prozent und die technischen Maßnahmen zur Bereitstellung der Wärme an die Stadtwerke Georgsmarienhütte mit 40 Prozent der Investitionskosten gefördert. Dem Projektpartner Stadtwerke Georgsmarienhütte sind Förderungen durch das KfW-Energieeffizienz­programm – Abwärme (494) in ähnlicher Größenordnung in Aussicht gestellt.

Informationen zu aktuellen Fördermöglichkeiten von Energieeffizienzmaßnahmen finden Sie hier.

Auswahl als Leuchtturm für energieeffizente Abwärmenutzung

Das Projekt weist bedeutende Energieeinsparungen durch die Vermeidung und Nutzung von Abwärme auf. Das umfassende Konzept zur Energieeffizienzsteigerung entlang der gesamten Abwärmekaskade zeigt zugleich, welche Möglichkeiten das systematische Vorgehen unter Berücksichtigung des Gesamtsystems bieten kann. Dies und auch die Meisterung der Herausforderung in der Kooperation der Projektpartner bei der außerbetrieblichen Abwärmenutzung ist Vorbild und Maßstab zugleich. Für die dena stand daher fest, dass dieser Beitrag zum Gelingen der Energiewende Leuchtturmcharakter hat.

Zusätzlich ist auch ein nichtenergetischer Vorteil erwähnenswert: Durch die Wärmeauskopplung und -speicherung wird erreicht, dass die Kontinuität im Dampfnetz steigt. Vorfälle, in denen aufgrund eines Überdrucks Dampf über Sicherheitsventile entweicht, können zukünftig vermieden und aufwändig herzustellendes entmineralisiertes Wasser eingespart werden.